专利名称：IEEE802.11b无线信号的识别方法
技术领域：
本发明涉及无线通信，特别地涉及利用一蓝牙接收机探测干扰信号。
背景技术：
蓝牙是在2.4到2.4835GHz工业科学和医用频段(ISM)中采用79.1MHz信道的无线局域网(WLAN)通信协议。标准蓝牙接收机固有地具有在1MHz带宽内探测信号的能力，并且以79个蓝牙信道中心频率之一为中心。
已知的如802.11b电气和电子工程师学会(IEEE)通信协议，利用在2.4到2.4835GHz ISM频段内占用具有11至14个信道中心频率的一个22MHz带宽的发射机/干扰器，这取决于国家的调配。例如，在美国，11信道被采用，它们之中的三个是最合适，这是由于它们的无重叠性。在美国，由IEEE推荐的这三个无重叠信道是信道1，6和11。这些信道的相应频率分别是2412MHz、2437MHz和2462MHz。
IEEE802.11b以四种数据速率模式操作。这些数据速率模式包括1兆比特每秒(Mbps)、2Mbps、5.5Mbps和11Mbps的发射速率。在前两个模式中，数据由一11码片巴克码直接序列扩频调制到11兆码片每秒(MCPS)码片速率。扩频序列采用差分二相相移键控(DBPSK)或者差分四相相移键控(DQPSK)调制到一载波上。在后两个模式中，数据采用补码键控扩频到一个MCPS码片速率，也可以采用四相相移键控(QPSK)或者DQPSK调制到一个载波上。
因为IEEE802.11b信号固有地可以干扰79.1MHz蓝牙信道，所以如果一个干扰的IEEE802.11b信号的存在能够被探测到，则蓝牙接收机能够被操作以避免其上存在所述802.11b信号的信道。然而，标准蓝牙接收机不能解调一个22MHz宽的802.11b信号，因为它只有一个1MHz带宽。
发明内容
根据第一方面，本发明提供了一种操作蓝牙接收机的方法，该方法包括在一频谱中所选择的频率上抽样能量电平；比较抽样的能量电平与一宽带信号的能量分布模式；和如果抽样的能量电平与能量分布模式匹配，则识别宽带信号的存在。
根据第二方面，本发明提供了一种操作蓝牙接收机的方法，该方法包括在特定信道上接收多个信号；测量与信号相关的定时信息；和基于该定时信息确定信号源。
根据第三方面，本发明提供了一种操作蓝牙接收机的方法，该方法包括识别802.11x信号的SYNC字；存储SYNC字；接收未知来源的信号；和将未知来源的信号与存储的SYNC字相关，以便确定是否未知信号是802.11x信号。
根据第四方面，本发明提供了一种方法，包括在一蓝牙接收机的预定义信道上接收一个1MHz宽信号；差分解调1MHz宽信号以得到一比特序列；比较比特序列和存储的码；以及如果比特序列和存储的码匹配，则识别1MHz信号为802.11x信号的一部分。
根据第五方面，本发明提供了一种蓝牙接收机，包括在一频谱中所选频率上抽样能量电平的部件；比较抽样的能量电平和一宽带信号的能量分布模式的部件；以及如果抽样的能量电平匹配能量分布模式则识别宽带信号的存在的部件。
根据第六方面，本发明提供了一种蓝牙接收机，包括在特定信道上接收多个信号的部件；测量与该信号相关的定时信息的部件；和基于定时信息确定信号源的部件。
根据第七方面，本发明提供了一种蓝牙接收机，包括识别802.11x信号的SYNC字的部件；存储SYNC字的部件；接收未知来源的信号的部件；将未知来源的信号和存储的SYNC字相关以便确定未知信号是否是802.11x信号的部件。
根据第八方面，本发明提供了一种蓝牙接收机，包括在蓝牙接收机的预定义信道上接收一个1MHz宽信号的部件；差分解调该1MHz宽信号以获得一比特序列的部件；比较比特序列和存储的码的部件；如果比特序列和存储的码匹配则识别1MHz信号作为802.11x信号的一部分的部件。
图1示出一个802.11b信号的频谱曲线；图2示出根据本发明一实施例的蓝牙接收机的一个高级方框图；图3示出另一802.11b信号的频谱曲线；
图4示出根据本发明蓝牙接收机的另一实施例的高级方框图；图5示出在频率f0和f1抽样的一个802.11b信号的频谱曲线500；图6示出在一蓝牙接收机的一个RSSI电路的频率f0和f1上的输出，其中所述输出被根据本发明一实施例中在不同时间上抽样。
具体实施例方式
在下面描述中，出于解释目的，为了提供本发明一个透彻的理解，大量特殊细节被列出。显然，对于本领域技术人员来说，本发明能够不用特殊细节而实现。在其他情况下，为了避免模糊本发明，以方框图形式表示结构和设备。
本说明书中的“一实施例”或“一个实施例”意味着，根据所述实施例描述的一个特定特性、结构或者特征包括在至少一个本发明实施例中。在说明中不同地方出现的词语“在一个实施例中”不一定指同一个实施例，也不相互排除其他实施例成为独立或者可选择的实施例。此外，可以被一些实施例但是不被其他实施例所表现的不同的特征被描述。同样地，可能被需要用于一些实施例但不被其他实施例需要的多种需要被描述。
本发明实施例提供采用一蓝牙接收机用于探测干扰802.11b信号的存在的技术。一旦干扰802.11b信号被探测到，蓝牙接收机就可以被操作以避免其上802.11b干扰被探测出的信道。
在一个利用蓝牙接收机探测一IEEE802.11b信号的技术中，为了识别802.11b信号，802.11b信号的频谱特性被利用。图1示出一个图表100，表现802.11b信号102的频谱特性。图表100绘出在y轴上的信号强度对x轴上的频率。如同将看到的，802.11b信号102具有以频率f0为中心的一个能量峰值。信号104的能量在中心频率的两边下降。例如，一短距离Δf1离开中心频率f0，可以看到，信号102的能量降至由参考数字106指示的一个值。
如上所述，为了确定一个802.11b信号是否存在在蓝牙接收机特定信道上，频谱曲线102的特性被利用。根据这种技术，蓝牙接收机用于在频谱中所选频率上抽样能量。如，蓝牙接收机用于在频率f0，f0+Δf1和f0-Δf1抽样能量。接着，抽样的能量电平与表示宽带802.11b信号的能量分布模式进行比较。例如，图1所示曲线102表示802.11b信号的能量分布模式。如果抽样的能量电平与能量分布方式匹配，那么，802.11b信号的存在被识别。
在一个实施例中，当Δf1被设置为距离802.11b频谱的中心频率f0的5.5MHz时，距离中心频率f0的测量的功率将存在3db衰减。这种功率衰减对于大多数802.11b产品是有效的。然而，一些厂商可以采用不同的调制脉冲整型波形，以便在这3db值中可以存在一些改变。Δf1较大值可以用于得到6db衰减。因此，在一个本发明实施例中，能量在频率f0、f0+Δf1和f0-Δf1点被查找。标准蓝牙RSSI(接收信号强度指示)功能被用于测量在802.11b中心频率和中心周围的两个对称频率点上接收的功率电平，例如，距离中心频率Δf1＝5.5MHz。如果根据802.11b频谱曲线102(见图1)频谱滚降，发现在两个对称频率的功率电平成比例地低于在中心频率的功率，那么802.11b信号可能存在。
图2示出一根据一实施例的蓝牙接收机的方框图，该接收机可以用于实现参考图1描述的技术。蓝牙接收机200包括2.4GHz频谱中在所选频率f0、f0+Δf1和f0-Δf1上用来抽样能量电平的部件202。部件202具有接收射频(RF)信号和将它们转换成中频(IF)信号的能力，其中中频信号被反馈至模拟/数字(A/D)转换器204中。部件206用于比较抽样的信号和以802.11b频谱辐射曲线102形式的能量分布模式，这可以从图1中看出，从而识别802.11b信号的存在。部件204因此执行一个802.11b探测过程，该过程包括调谐部件202来接收以802.11b中心频率为中心的频率f0和在频率f0，f0+Δf1和f0-Δf1的信号。部件206与自适应频率跳频(AFH)处理器通信以便启动频率跳跃，其中避免其上探测到802.11b干扰的任何信道。
图3示出一张图表300，它包括802.11b信号的能量分布曲线302的另一示例。由曲线302中看到，在中心频率f0，信道中有一个零。这个零存在于非-CCK调制802.11b信号的中心频率上。因此，在一实施例中，如果在中心频率f0和在对称点f0+Δf1和f0-Δf1的功率电平同根据曲线302的功率电平匹配，那么802.11b信号可以被证实。为了确定这个零的存在，蓝牙接收机的1MHz带宽IF信号被数字化并且频谱被采用例如快速傅立叶变换(FFT)算法的傅立叶变换算法进行测量。在足够高分辨率的情况下，频率零能够被测量并且一802.11b信号被识别。只有当一个802.11b发射机以1Mbps模式或者2Mpbs模式发射时，所述802.11b信号中的零才存在。测量指示，当802.11b信号以5.5Mbps模式或者11Mbps模式发射的时候，对于合理的分辨率带宽，零可能不存在。
每个802.11b设备在每个分组的称作前置码或者标题的第一部分期间以1Mbps或者2Mbps模式发送。在802.11b中有两个前置码/标题，这些被称作长前置码和短前置码。在长前置码模式中，前置码/标题将维持192微秒并且在短前置码模式中，前置码/标题将维持96微秒。此外，分组的剩余部分可以以1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、或者11Mbps模式发送。在802.11b信号中的陷波(notch)只有在以1Mbps或者2Mbps模式发送的时候才可以被探测到。
频谱陷波的解决可以利用大约100KHz或者更小的探测带宽来实现。假定IF信号以2MHz速率抽样，一32比特FFT长度将产生62.5KHz-每仓室(perbin)-per bin，这对于解决频谱陷波零是足够的。如果更高的抽样速率被采用，则FFT长度需要增加。
图4示出可以用于探测中心零的一蓝牙接收机的方框图。蓝牙接收机400与蓝牙接收机200相似，因此采用相同参考数字来识别相同或者相似的部件。一个不同点是，接收机400包括一个被添加来执行FFT转换的FFT处理器402。
本发明另一实施例中，为测量与信号相关的定时信息，和确定基于定时信息的信号源，可以通过操作蓝牙接收机在特定的信道上接收多个信号来探测802.11b信号。这种技术基于802.11b信号的定时特性不同于诸如蓝牙信号的其他信号的定时特性这样一个事实。例如，当在无线网络中一个节点正在发送802.11b信号的时候，那么对于一1,500比特负载，数据分组将为大约1,300微秒长，并且分组将大约每1800微秒被重复。如果一节点正在接收802数据信号，那么从那个节点发送一个自动重复请求(ARQ)分组。所发送的ARQ信号的长度为大约100微秒，并且在每个数据分组被接收以后被发送。
当一个节点正在发送一个信标信号时，分组长度为大约100微秒，并且将每100毫秒重复。
发送数据分组的蓝牙节点将发送大约2800微秒，并且大约每3750微秒重复。接收数据分组的蓝牙节点将发送一个响应大约366微秒，并且大约每3,750微秒重复。
因此，应当理解，通过测量接收到信号的分组定时特征可以将信号分类为802.11b信号、802 ARQ信号、802信标信号、蓝牙数据信号，或者蓝牙响应信号。分组长度可以利用一个1MHz带宽蓝牙接收机通过测量在RSSI电路的输出端的信号包络来确定。因此，在一个实施例中，当分组定时信息是使得分组为大约1300微秒长并且每1,800微秒重复的时候，802.11b信号被宣布。
另一实施例中，本发明提供一个包括在特定信道上接收多个信号的部件的蓝牙接收机；测量与信号相关的定时信息的部件；和基于定时信息确定信号源的部件。接收信号的部件、测量定时信息的部件和确定信号源的部件可以不都是相同的部件，而且根据不同的实施例，可以采用硬件、软件或固件实现。
在一个实施例中，采用分组定时信息的技术可以与采用802.11b信号的频谱特征的技术相结合，以便除了确定分组定时信息以外，还在与中心信道在频率上隔开一小距离(例如5MHz)的一个频率信道上进行测量。如果观测到相同行为，却在一个较低电平，则宽带信号就被识别，并且这是一个802.11b信号的可靠度得到增加。该实施例在图5中得到说明。参见图5，参考数字500显示802.11b信号的频谱曲线。信号在频率f0和f1被抽样，其中RSSI电路的输出在不同时间如t1到t9和在频率f0和f1被抽样。这个在参考数字600和602分别显示RSSI电路在频率f0和f1的输出的图6中得到说明。
在另一实施例中，标准蓝牙接收器的带宽扩展了，因此能够差分解调并探测802.11b SYNC字。能够通过将长128比特SYNC字或者包含在1Mbps DBPSK解码前置码中的短56比特SYNC字相关来识别802.11b信号。这种方法需要附加22MHz IF部件、巴克码解调器/解扩器、差分解码器、比特解扰码器和一个SYNC字相关器电路。根据不同实施例，相关器电路可以以硬件、软件或者固件来实现。
在另一个实施例中，1MHz带宽标记信号被加入到802.11b信号中。一个短码，例如一个8比特码可以附加在一个802.11b信号前置码的开头或者结尾。以0.5Mbps速率的比特模式能够被DBPSK调制到一个载波上，而没有被11Mcps巴克码序列扩频。这将产生一个能够通过1MHz带宽接收机被处理的1MHz带宽信号。蓝牙接收机差分解调信号并识别8比特码。这识别一个信号来自802.11b无线电设备。
本发明的一个优点在于它允许蓝牙无线电设备识别802.11b干扰信号的存在。一旦干扰802.11b信号被探测到，蓝牙接收机就能够采用自适应频率跳频(AFH)技术来避免802.11b干扰。现有技术不测量802.11b干扰的存在，而通过在79个蓝牙信道的每一个中探测能量的存在来同等对待所有干扰信号。
虽然已经参考具体的示范实施例对于本发明进行了描述，但是，显然，在不偏离如权利要求所提出的本发明更宽精神的条件下，可以对这些实施例做出各种修改和改变。因此，说明书和附图只被作为说明性而不是限制性的。
权利要求
1.一种操作蓝牙接收机的方法，该方法包括在一频谱中所选择的频率上抽样能量电平；比较抽样的能量电平与一宽带信号的能量分布模式；和如果抽样的能量电平与能量分布模式匹配，则识别宽带信号的存在。
2.权利要求1的方法，其中宽带信号是802.11x信号。
3.权利要求2的方法，其中抽样包括在802.11x信号的信道中心频率和在信道中心频率任一侧上的对称点上抽样能量电平。
4.权利要求3的方法，其中能量分布模式包括在以802.11x信号的信道中心频率为中心的一个能量峰值，和在对称点上比峰值小的相等能量电平。
5.权利要求3的方法，其中能量电平包括在802.11x信号的信道中心频率上的一个缩减能量电平和在对称点的上升能量电平。
6.一种操作蓝牙接收机的方法，该方法包括在特定信道上接收多个信号；测量与信号相关的定时信息；和基于该定时信息确定信号源。
7.权利要求6的方法，其中定时信息包括每个信号的持续时间。
8.权利要求7的方法，其中定时信息包括信号之间的周期。
9.权利要求6的方法，其中确定源包括如果信号为大约1300微秒长并大约每1800微秒重复，则确定源是802.11x发送机。
10.一种操作蓝牙接收机的方法，该方法包括识别802.11x信号的SYNC字；存储SYNC字；接收未知来源的信号；和将未知来源的信号与存储的SYNC字相关，以便确定是否未知信号是802.11x信号。
11.权利要求10的方法，其中识别802.11x信号的SYNC字包括在一个能够接收22MHz宽信号的22MHz IF部件中接收802.11x信号；在一个巴克码解扩频器中处理信号；差分解码接收的802.11x信号，和解扰信号。
12.一种方法，包括在一蓝牙接收机的预定义信道上接收一个1MHz宽信号；差分解调1MHz宽信号以得到一比特序列；比较比特序列和存储的码；以及如果比特序列和存储的码匹配，则识别1MHz信号为802.11x信号的一部分。
13.权利要求12的方法，还包括在调制分组来形成802.11x信号之前，首先将比特序列添加到每个802.11x分组，不扩展所述比特。
14.一种蓝牙接收机，包括在一频谱中所选频率上抽样能量电平的部件；比较抽样的能量电平和一宽带信号的能量分布模式的部件；以及如果抽样的能量电平匹配能量分布模式则识别宽带信号的存在的部件。
15.权利要求14的蓝牙接收机，其中宽带信号是802.11x信号。
16.一种蓝牙接收机，包括在特定信道上接收多个信号的部件；测量与该信号相关的定时信息的部件；和基于定时信息确定信号源的部件。
17.权利要求16的蓝牙接收机，其中定时信息包括每个信号的持续时间。
18.权利要求16的蓝牙接收机，其中定时信息包括信号之间的周期。
19.一种蓝牙接收机，包括识别802.11x信号的SYNC字的部件；存储SYNC字的部件；接收未知来源的信号的部件；将未知来源的信号和存储的SYNC字相关以便确定未知信号是否是802.11x信号的部件。
20.权利要求19的蓝牙接收机，其中识别802.11x信号的SYNC字的部件包括一个接收802.11x信号的22MHz IF部件，一个用于解扩频和解调802.11x信号的巴克码解扩频器部件，用于解码接收的802.11x信号的差分解码器部件，和用于解扰802.11x信号以恢复信号中的数据的解扰器部件。
21.一种蓝牙接收机，包括在蓝牙接收机的预定义信道上接收一个1MHz宽信号的部件；差分解调该1MHz宽信号以获得一比特序列的部件；比较比特序列和存储的码的部件；如果比特序列和存储的码匹配则识别1MHz信号作为802.11x信号的一部分的部件。
22.权利要求21的蓝牙接收机，还包括在调制分组来形成802.11x信号形式之前，首先将比特序列添加到每个802.11x分组，不扩展所述比特。
全文摘要
在一个实施例中，本发明提供一种操作蓝牙接收机的方法。该方法包括在一个频谱中的所选频率上抽样能量电平；比较抽样的能量电平和一宽带信号的能量分布模式；以及如果抽样的能量电平与能量分布模式匹配，则识别宽带信号的存在。
文档编号H04L12/56GK1533048SQ0316483
公开日2004年9月29日 申请日期2003年9月19日 优先权日2002年9月30日
发明者R·L·杜兰特, R L 杜兰特 申请人:英特尔公司